納米科學技術在高分子材料領域的現狀探析

蔡文倩 樊海濤

【摘 要】科技的不斷發展使得人們的生活更加便利，并且隨著經濟的發展和人們生活水平質量的提升，而納米科學技術的發展使得高分子材料領域不斷地擴大和更新，納米科技將高分子材料領域更加擴充，在研究方面更加具有推動作用，使得高分子材料領域更好地融合在人們的生產生活中，為人們帶來便利。對此，本文將針對納米科技的具體技術進行闡述，探析納米科學技術在高分子材料領域的具體現狀和突破。

【關鍵詞】納米科學技術;高分子材料領域;現狀分析

中圖分類號： TB383.1文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）25-0012-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.005

Current Situation of Nanometer Science and Technology in Polymer Material Field

CAI Wen-qian FAN Hai-tao

（Jiangsu center for patent examination cooperation， state intellectual property office， Suzhou Jiangsu 215000， China）

【Abstract】The continuous development of science and technology makes people's life more convenient， and with the development of economy and the improvement of peoples living standards， the development of nano-science and technology has continuously expanded and updated the field of polymer materials. The field is more expanded， and it is more stimulating in research， making the field of polymer materials better integrated in people's production and life， bringing convenience to people. In this regard， this article will elaborate on the specific technology of nanotechnology， and explore the specific status and breakthroughs of nanoscience and technology in the field of polymer materials.

【Key words】Nanoscience and technology; Polymer materials; Current situation analysis

0 前言

科學技術發展的最終目的是為了造福人類，推動人類的生產生活和進步，而高分子材料領域在很多方面都是在為民生而服務。因此，納米科學技術的研發和進展進一步推動了高分子材料領域在社會各個層面的作用，將高分子材料領域更好地與人們的生產生活以及各個行業領域的生產經營相融合，通過科學技術來推動人們的進一步生產效率提升，也為人們的生活帶來更多的便利。反之，由于科技的發明創造給人們帶了諸多的便利，隨著人們的生活品質提高以及經濟的發展，人們在民生方面的需求也越來越大，需求也逐漸朝著個性化、精細化的方向發展，因此這一巨大的需求也在不斷推動著科技領域的發展，尤其是像納米科學這樣可以大范圍應用在生活中的技術研究更是受到人們的廣泛關注和歡迎。基于此，納米科學技術在高分子材料領域中的發展情況也一直在前進中，而本文只對目前的現狀進行深入探討。

1 納米粒子的特性

納米科學技術首次亮相之后由于納米科學技術的特性一直被相關科研人員所探究，并且逐漸應用于各個行業和領域中，最終朝著高分子材料領域進發。納米粒子和高分子材料一樣都具有范德華力，而范德華力也被稱為分子間作用力，顧名思義就是分子間的弱堿性電性吸引力，因此納米粒子的這一特性使得它能夠與其他高分子材料進行物理上的影響和反應。此外，納米粒子還可以產生轉換高分子材料內部分子鏈的作用力。同時，因為納米粒子除了擁有傳統材料的力學特征，還擁有一些特殊的性能從而區別于其他的材料，也便于應用在許多方面和領域中。

在進一步研究后，人們將納米粒子進行成分劃分，納米粒子材料在成分上既可以屬于金屬材料，也可以劃分在非金屬材料中，另外，納米材料還包含了晶態、準晶態以及非晶態等多種形態，因此納米材料的應用性非常廣泛，也為它應用于人們的生產生活中打下基礎。在特征表現上，納米材料可以在力學、磁性學、廣電學、熱血以及催化學等很多方面。

2 高分子化處理無機納米顆粒

2.1 在顆粒表面吸附聚合物

在納米材料應用上，目前當屬無機納米顆粒的制備研發的方面進展較為迅速，國際上也已經形成一個初步的制備和工藝研發的系統，各個環節相對而言也比較密切。例如，在制備納米級的Ag粉時，傳統的方式事實上存在很大的浪費情況，因為采用物理氣相蒸發或者化學的氣相沉淀方法都不是最為有效的方式，不僅生產的效率很低，而且原材料利用率不高，在制備時需要很高的成本。如果采用液相化學還原法則不能保證Ag粉的質量。因此，在高分子化處理方法下，制備納米級Ag粉就更加容易而且高效了，不僅在制作方法上比較簡化，而且原材料的利用率高，因此整體成本相對而言下降許多，再加上高分子材料同金屬離子所形成的配合物本身就更加容易還原，因此Ag粉的品質也會上升很多。

2.2 利用錨固聚合改性技術

為了提高高分子材料領域的實用性，事實上，在固體表面進行高聚物接枝是一個重要的研究方向，而高分子化處理無機納米顆粒中，就會將納米粒子作為核心進行與單體粒子的聚合，主要采用的是原位聚合的方法，這樣就能夠得到一個由納米粒子和高分子材料聚合的復合顆粒。例如，可以通過在TiO2粒子的表面上吸附一層SDS，然后將MMA單體通過聚合的方法加入到吸附層中，這樣就能夠形成一個全新的粒子，而這個粒子則是以TiO2為核心，外殼則是PMMA，這樣的新型粒子就能夠進行改性，得到其他的性質，而通過不同的特性就可以相應應用在不同的領域和研發中。

2.3 制備環節高分子化處理

在制備納米粒子時，也經常會使用溶膠-凝膠的方式，然而，這種方式存在一些問題，溶膠粒子和它的網絡結構主要形態會受到顆粒之間的作用力的影響而產生不同形態效果，另外其生長機制的不同也會有一定程度影響，而如果溶膠粒子以及它的網絡結構不符合要求就較難進行納米粒子制備。因此，一般而言，在制備過程中會添加高分子表面活性劑，還要在過程中加入適量的AEO，這主要是為了讓納米粒子吸附在溶膠粒子附近，并能夠讓溶膠簇團能夠形成棒狀的網絡結構，這樣有利于后面的疏水親脂來達到真正進行納米粒子制備的效果。納米粒子在高分子表面活性劑的影響下，會對親水基團和疏水基團有不同的反應和影響，通過這一方式就可以進行納米粒子的制備。

3 納米科學技術在高分子材料改性中的應用

3.1 納米技術在纖維材料中的應用

納米復合纖維材料分為廣義和狹義上的區別，從廣義上看，納米復合纖維材料就是所有的納米材料填充在纖維材料中，由此來改變纖維材料的一些特性或者提高材料的性能等;而從狹義的納米復合纖維材料上看就是所謂的納米級別的超細纖維材料。而在目前，由于將納米材料填充在纖維材料中的范圍很廣，因此應用在各個領域的機會更大一些，我國在廣義上的納米復合纖維研究進展上相對而言更快一些，研究的深入性也更高一些，因此相對而言狹義上的納米級別超細纖維材料在我國的研究上會更加具有價值，因為涉獵的人員不多，研究的程度也還不深。

納米技術在纖維材料上的應用已經延伸到許多的領域中了，例如有一些工廠和研發部門在納米復合纖維材料的研究基礎上又朝著抗菌的方向發展，使得這些納米復合纖維材料的抗菌性要比普通纖維材料更高，這樣能夠讓這些材料應用于一些需要抵抗細菌和污染情況較嚴重的領域和地區，從而保證人員的安全等。

3.2 納米技術在橡膠材料中的應用

納米技術應用在橡膠材料中也是一種比較常見的方式，通過將納米粒子作為一種填充材料加入到橡膠基體中，從而增加了納米粉體量子效應，而這種方式經過研究表明，橡膠材料的性能能夠在一定程度上提高，特別是防腐蝕的能力會進一步增強，同時橡膠材料的力學性能也能進一步提高。而眾所周知，橡膠材料本身的表面化學性并不強，通過納米粒子對橡膠材料性能的補充，可以強化橡膠材料，使得橡膠材料的應用范圍進一步拓寬，在使用壽命上也能夠相對延長，無論是在我國還是國際上，橡膠材料都屬于一種應用范圍極廣的材料，這一應用可以更好地提高各方面的應用效率。

3.3 納米技術在塑料材料中的應用

塑料材料是日常生活中最為常見的一種制作材料，在生活、生產上都需要廣泛應用，并且塑料本身的特性使得這種材料經常要作為一種抗腐蝕抗老化的防護殼應用。而傳統的塑料材料制作工藝程度不高，雖然塑料本身具有抗腐蝕能力，但是還是存在不耐老化的情況，因此作為抗腐蝕材料并不能達到很好的效果。另外，塑料如果進行廢氣或者不恰當處理還會對環境造成嚴重的影響，因此塑料材料的研究還在不斷地進行中。而通過目前的研究發現，在塑料材料中應用納米技術，通過對塑料材料進行納米級尺寸的超微細分散相處理，就可以形成聚合物分子納米復合型塑料，這種塑料在性能上有所提高，可以彌補傳統工藝制作的塑料在使用上的一些缺陷，還可以提高抗老化的能力，延長使用的壽命。

4 結束語

綜上，納米技術在高分子材料中的不斷發展使得其能夠應用在生活、生產的各個方面，利用納米科學技術和高分子材料研究技術相融合，可以讓一些生活中常見的材料進行進一步優化，從而提高其性能，為人們生活帶來更多便利。

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